市政给水处理工程中有机物去除方法

张菁华

天津水务集团华淼规划勘测设计研究院有限公司 天津 300000

水中的污染物种类繁多，而对人类危害最大的就是幽类有机化合物。从自然腐殖质到酸性有机物，再到人类生活污水，再到工业废水和农业废水。这些有害物质在水中经历一段时间的化学反应后，生成了一种叫做腐殖酸的有机化合物，其中大部分与氯消毒设备产生了化学反应，产生了一种可能致癌的物质，使用后若得不到有效的处理，将会对人体产生危害。此外，在工业用水中，水中的有机物在水处理过程中不但会使水质变差，还会对设备的正常工作造成一定的影响，所以要对有机物进行有效的控制，才能确保设备的经济效益以及安全工作。

1 水中有机物的概念

在水中有很多的污染物，而对人体造成的伤害最大的就是有机质，通常情况下，水质中的有机质都是天然水体中的所含有的腐殖酸类的有机质，还有在生产和生活过程中所形成的各类有机质，这些有机质在一段时间后，由于多种因素的共同作用，最终会成为一种致癌物质，对人体的身体造成一定的影响[1]。在工业给水中，由于水中的有机物质会对水处理材料产生某种程度的污染，从而影响到生产中的设备的使用，对水的品质也会产生影响。如果工业用水中的有机物质进入到锅炉中的热能装置，则会加快其侵蚀速度，最后会对其工作造成不利的影响。因此，从某种意义上来说，水体中的有机物质对水质的影响是很大的。在过去的数十年里，国内的研究人员对水体中的有机污染物进行了许多研究，并在此基础上提出了相应的处理方案。

2 给水处理工程中去除有机物的意义

目前，引起水体污染的因素很多，而引起水体污染的主要因素中，有机质是引起水体污染程度最严重的一种。在水中，有的污染物可以被水体中一开始就携带的，而有的是含有工农业生产、日常生活所释放出来的有机物，经过各种化学反应，使有机物质向有毒物质转化。如果不能对水中有机物进行及时、高效的处理，就会对饮用者的身体健康构成严重的危害，并会影响到给水处理设备的正常使用。在这一点上，不管是国内还是国外，都对与给水处理中除去有机物的相关工作展开了深刻的剖析和探讨，而且，在丰富的实际工作中，也得到了几种特定的解决方案和办法，这些方案在实际中有着很好的适用范围。随着科学技术的发展，通过不断地改进给水处理中有机物去除方式，可以使得水质质量得到理想的提高，保证工业、农业以及日常饮用者均可以得到高质量的用水，从而保障人们的身心健康[2]。

3 市政给水处理工程中有机物去除方法

3.1 混凝处理

按其存在形式，可将水中有机质划分为悬浮态有机质、胶态有机质和溶解态有机质。三种不同种类的有机化合物常常混杂在一起。所以，在给水处理过程中，必须先对水体进行预处理。

经有关试验证明，利用滤料滤除水体中的有机物质，效果并不理想。比如，在水体预处理过程中，主要依赖于絮凝-沉淀法来除去水中的有机污染物，其除污量通常在20%-60%之间。在混凝-澄清工艺中，COD脱除波动性大的主要原因在于混凝-澄清工艺对悬浮物和胶体物质的脱除率高，而对溶解性物质的脱除率普遍偏低。在不同的水源中，有机物的存在形式存在着较大的差异，用絮凝剂和助凝剂制备出的新型水处理药物，虽然可以对水体中的有机物进行一定程度的去除，但效果并不明显[3]。

经过最近几年的一些先进技术的研究发现，利用增强混凝技术对水体中的有机物进行处理，可以确保对其进行一定的浊度的脱除率。当絮凝剂加入量较大时，水体中NOM的脱除率基本保持在65%以上。在混凝过程中，铁盐类絮凝剂比铝类絮凝剂用量大。本技术的不足之处是对水质的pH要求比较高，所以在除去水质中的有机物质时，应先对装置进行腐蚀处理；此外，增大絮凝剂的缺陷是会增加污泥的排放量和化学药剂成本，但是它可以在常规的预处理过程中，对有机物的除去率进行提升，从而确保在较低的pH条件下，可以降低离子态的有机物含量，提高分子态的有机物含量，降低有机物的溶解度，并且可以沉淀出大量的Fe(OH)3等微粒，提高对有机物质的脱除率。所以，采用絮凝剂进行絮凝剂的强化，能够大大地改善水体中的有机污染物的去除效果。需要注意的是，这个过程中最重要的一个步骤就是对絮凝剂pH的控制和用量的控制。

3.2 吸附处理

吸附法利用了活性物质对水体中的有机物质进行吸附的理论。在水源充足的情况下，可以充分地利用活性碳的优越性。活性炭具有其它材料不具备的弱极性的吸收特征，在对水中的有机物进行吸收时，使用的方法就可以避开危害很大的卤代吸收。活性炭对有机物的脱除率通常为20%到79%，这取决于有机物的种类、形态和分子大小[4]。该方法对有机物的分子量不大、溶解性不高，并且在分子氧的情况下，能够高效地除去有机物，特别是对芳香族的化合物，而对脂肪化合物的除去效果不大。在降低活性炭过滤器进水pH值的试验中，我们可以了解到，在降低进水H值后，对有机物的去除率也得到了提升，并且可以使活性炭过滤器的运转周期得到了延长，在低pH条件下，可以改变水中有机物的形态，从而使有机物更易于被吸附。然而，对于活性炭吸附的处理存在着一个再生问题，现在还没有发现一种很好的再生方式。此外，活性碳纤维属于一种新型的高效吸附材料，它包括了天然和人造纤维两种类型，它们都有着巨大的吸附容量和大的表面积，具备很强的吸附能力，并且在吸附后可以保持原来的性质。

活性炭是一种极性吸附物质，它对水体中的有机物具有很好的吸附可逆性，假如利用NaOH溶液进行再生，它的复速率也会得到提升，从而可以极大地提高对水体中有机物的清除率。但它的缺陷就是，因为它的极性吸附值会影响到对有机物的除去率的提高，而且在低浓度情况下，它的吸附能力比较小，所以，在给水处理中，它不能在工业上得到推广应用。它必须在具有一定的强化性能后才能被考虑。通过一些厂家利用活性炭床对水中有机物分子量的分布进行测试，我们可以发现，尽管各厂家的原水的水质不尽相同，但活性炭对于不同的分子量的有机物的除去呈现出类似的特点。对于500-3.000之间的有机物质，活性炭可以有效地除去，但是对于500以下和3.000以上的有机物质，其去除作用不大。

3.3 氧化处理

近几年，光氧化技术得到了广泛应用，具有良好的降解性能。光氧化方法有两种，一种是光化学氧化方法，另一种是光催化氧化方法。其中，氧化反应主要是通过氧化剂和紫外线的化学照射，生成具有较高氧化活性的游离基。在紫外光照射下，将一种具有较高氧化性的金属离子添加到水溶液中，生成具有较高氧化性的活性自由基。其作用机制是：在UV照射下，有机分子的化学键会被切断，从而导致其在UV照射下产生具有更强的氧化性和更强的自由基，进一步增强其对有机分子的氧化性能[5]。利用紫外辐照产生的大分子自由能，使有机污染物更容易被氧化，从而实现有机污染物的完全降解。该技术流程相对简单，在小型污水处理设备中得到了普遍采用，但在大型污水处理设备中却因为费用高昂而没有得到普及。

3.4 膜处理技术

目前，使用比较多的是膜技术的处理方法，它包含了反渗透纳滤、超滤、微滤等多种方式，这些方式可以降解水中的味、色、消毒副产物等。因为，在自然水体中，有一些有机物属于低相对分子质量、可溶性强的有机物，所以，在工业上，比较多使用到的处理设备，都是作为独立的提升水中有机物的设备使用，从理论上来说，它们可以有效地除去水中的有机物。然而，在对水进行前处理的过程中，膜很容易被污染和破坏，所以，在水处理中的应用很容易被破坏，而且膜的投资和运营成本都比较高[6]。

3.5 离子交换处理

离子交换是通过对水体中的有机物质的化学与生物作用，对其中的腐殖酸类有机物质进行除去。该方法是以上述物质中的有机酸性的特性为基础，利用离子交换的方法来进行除去，其工作原理是将离子交换的吸附作用利用交换树脂的方法来除去水中的有机物。这一结论通过对大孔隙吸附过程的模拟，以及对水体中有机污染物的去除情况进行了验证[7]。在海水淡化体系中，阴离子交换树脂具有对水体中有机物质的拦截和对强碱性物质的防护作用，可以有效地利用有机物质对水体中有机物质的污染。已开发出耐有机污垢性能好的聚合物，如：丙烯酸酯类聚合物，其主链为具有良好亲水性的丙烯酸酯聚合物。这类阴树脂对有机污染物具有较好的吸附性能，且对有机污染物的去除性能较好。它的主要作用是协助和拦截有机污染物，适合在低浓度的水体中使用。

4 市政给水处理工程中有机物去除方法发展展望

由于各种水体中的有机物质的组成和存在形式各不相同，因此目前还没有一种能够对水体中的有机物质进行有效处理的技术。目前，在处理水体中，膜技术已经被公认为最好的方法，然而，它还有待于改进。如果在制取油墨的时候，即使在制取油墨的时候，其成本会有所下降，但是在制取油墨的时候，其效果会有所提升。其次，在进行研发的同时，还应当进行新型的吸附技术的研发，例如对活性炭纤维（ACF）进行深入的研发，使之能够被更多地用于水的净化，而强力混凝技术作为一种新型的膜技术，具有较大的优越性，同时也是最切合实际的一种去除水体中的有机污染物的方式。就当前国内的实际情况而言，应根据水质特性、水质中有机含量的高低，进行工艺的选用。例如，在离子交换脱盐过程中，对于有机物质比较低的水源，可以采用有丙烯酸系阴树脂进行处理，而对于有机物质含量比较高的水源，则要采用剔除法选择最适合的活性炭进行吸附，从而达到改善水质的目的。

4.1 大力宣传，加强人员环保意识

针对市政给水处理工程中有机物去除方法技术，应加强人员环保意识，利用相关政策和制度，将环境保护观念落实到给水处理中，促使工作人员充分了解到给水处理过程中的各项操作规范，提高给水处理效率。同时，也要加强对广大人民群众的环保意识宣传，使其认识、了解到水利水质的安全性于重要性，积极保护水资源，对于一些错误的用水行为，相关单位一定要对有关人员进行及时的教育，纠正其行为。对于一些不良单位类似于乱排等污染水质的违法行为，一定要展开严厉打击，相关单位针对其行为给予相关政策法规应有的惩罚，严格监督、教育，并对其进行定期回访，避免类似事件再次出现，对于屡教不改的单位，一定要叫停其生产作业，严格执法。此外，相关人员还应做好宣传教育工作，定期开展培训活动，将环保知识灌输给给水处理人员，提高他们对有机物的认知能力以及处理能力。同时还应对工作人员进行专业技能培训，提高其综合素质水平，使其掌握不同类型的有机物去除方法与技术。

4.2 加强科研力度，增加技术开发资金投入

在我国市政给水处理工程中，对有机物进行去除的方法技术比较多，其中，传统的处理技术是比较成熟的，但是，随着我国经济建设的发展，人们对市政给水处理工程中水质要求越来越高，在传统技术上的弊端也逐渐凸显出来，例如：对有机物去除效率不高、处理成本较高等。所以说，我国市政给水处理工程中对有机物进行去除时，需要不断加强对新技术的研发力度，尤其是加强对新型工艺和设备的研发力度；另外，我国政府也应该加大对于技术开发资金投入力度，为市政给水处理工程中有机物去除方法技术的推广提供有力保障。

4.3 把控水质，强化消毒工艺的控制

对于市政给水处理工程而言，针对水源中有机物的去除，首先就需要针对消毒工艺进行强化，从而有效控制其对水中有机物的去除。而在此过程中，我们需要针对消毒剂的类型进行严格控制。首先，就需要在实际给水处理工程中，对氯化消毒工艺进行强化，通过对不同类型的消毒剂进行有效控制，从而有效提升其对于水中有机物的去除效率。其次，就需要针对消毒工艺中的工艺参数进行严格控制。从实际角度来看，我们应该对投加量以及反应时间等进行合理控制，从而有效提升其对于水中有机物去除的效果。此外，我们还需要针对投加方式以及反应时间等进行科学合理控制。

5 结束语

总结而言，因为在不同的水体中，有机物的差异很大，所以与其它的方式相比，膜技术是一种比较完美的对水体中有机物进行治理的技术。此外，还可以通过降低膜的成本，提升膜的性能，在水体中的有机物治理中起到很大的效果，未来将会研究和开发出一种新型的、有效的吸附材料，并将它推广到水体净化过程中。此外，与其它技术相比，增强混凝技术具有较大的成本优势，因此，未来研究的发展趋势就是要为其提供更为有利的技术条件和经济条件，从而开发出适用于不同的水体有机物类型和形态的技术。同时，在水质中含有高浓度的有机物质时，利用活性碳产物来除去，其作用也很好。在大规模的水处理系统中，可以将以上的方法综合应用到每一个环节，从而实现更好地除去有机物，改善给水水质。